(57)【要約】【課題】車両重量の軽減および電力損失の軽減が可能な車両用発電機を提供することである。【解決手段】上記した目的を達成するため、本発明の課題解決手段は、少なくとも一つ以上のエレクトレット２が取り付けられる第一電極３と、少なくとも一つ以上の対向電極４が取付けられる第二電極５とを備え、上記第一電極３と上記第二電極５のいずれか一方を車輪Ｗに連結されて回転する回転部材Ｈに連結し、上記第一電極３と上記第二電極５の他方を非回転部材Ｎに連結し、第一電極３と第二電極５とを相対回転可能に対向させ、エレクトレット２と上記対向電極４とが第一電極３と上記第二電極５の相対回転によって対向状態と非対向状態を交互に繰り返すよう配置されることを特徴とする。【選択図】図１
2013183601.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一つ以上のエレクトレットが取り付けられる第一電極と、少なくとも一つ以上の対向電極が取付けられる第二電極とを備え、上記第一電極と上記第二電極のいずれか一方を車両における車輪に連結されて回転する回転部材に連結し、上記第一電極と上記第二電極の他方を上記回転部材の回転によって相対回転する車両における非回転部材に連結し、上記第一電極と第二電極とを相対回転可能に対向させ、上記エレクトレットと上記対向電極とが上記第一電極と上記第二電極の相対回転によって対向状態と非対向状態を交互に繰り返すよう配置されることを特徴とする車両用発電機。
【請求項２】
車両の姿勢制御に使用するセンサ類と、当該センサ類が出力する信号を発信する無線機へ電力供給することを特徴とする請求項１に記載の車両用発電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用発電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両用発電機としては、一般的に、エンジンを動力源としたオルタネータが知られている。オルタネータは、基本的には、コイルと、ロータに取り付けた磁石とでなり、エンジンからの動力でロータを駆動し、コイル内の磁界を変化させて電磁誘導により発電する（たとえば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２５９５９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述したオルタネータによって発電された電力は、車両に搭載された各種電気機器へ供給されて消費されるが、オルタネータはエンジンを動力源としているため、エンジンの近傍に設けられることから、オルタネータから電気機器までは長いハーネスが必要となり、車両重量が重くなるほか、電気的損失も大きくなるという問題がある。
【０００５】
そこで、上記本発明は、上記問題を改善するために創案されたものであって、その目的とするところは、車両重量の軽減および電力損失の軽減が可能な車両用発電機を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記した目的を達成するため、本発明の課題解決手段における車両用発電機は、少なくとも一つ以上のエレクトレットが取り付けられる第一電極と、少なくとも一つ以上の対向電極が取付けられる第二電極とを備え、上記第一電極と上記第二電極のいずれか一方を車両における車輪と共に回転する回転部材に連結し、上記第一電極と上記第二電極の他方を上記回転部材の回転によって相対回転する車両における非回転部材に連結し、上記第一電極と第二電極とを相対回転可能に対向させ、上記エレクトレットと上記対向電極とが上記第一電極と上記第二電極の相対回転によって対向状態と非対向状態を交互に繰り返すよう配置されることを特徴とする。
【０００７】
このように構成された車両用発電機は、車輪の極めて近傍に配置されるため、特に、車両の姿勢制御に使用されるセンサ類への電力供給をする場合、ハーネスが極めて短くて済む。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の車両用発電機によれば、ハーネスを短くすることができるので、車両重量を軽減することができ、さらに、電力損失も軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】一実施の形態における車両用発電機の構成図である。
【図２】一実施の形態における車両用発電機のエレクトレットおよび第一電極の正面図である。
【図３】一実施の形態における車両用発電機の第二電極の正面図である。
【図４】（Ａ）一実施の形態の一変形例における車両用発電機のエレクトレットおよび第一電極の正面図である。（Ｂ）一実施の形態の一変形例における車両用発電機の第二電極の正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図に示した実施の形態に基づき、本発明を説明する。図１に示すように、一実施の形態における車両用発電機１は、車両における車輪Ｗに連結されて当該車輪Ｗを回転自在に保持する回転部材としてのホイールハブＨに連結して車輪Ｗとともに回転可能であってエレクトレット２が取り付けられる第一電極３と、ホイールハブＨを回転自在に保持する非回転部材としてのナックルスピンドルＮに連結されて対向電極４が取付けられる第二電極５とを備えて構成されている。
【００１１】
以下、詳しく車両用発電機１の各部について説明する。ホイールハブＨは、ナックルスピンドルＮに設けた車軸Ｓに図示しないベアリングを介して回転自在に取り付けられており、ナックルスピンドルＮに対して車輪Ｗとともに相対回転することができるようになっている。これに対して、ナックルスピンドルＮは、車両の車体に図外のサスペンションリンクを介して取り付けられていて、車輪の回転方向への回転は規制されており、車輪Ｗと相対回転する非回転部材である。回転部材としては、ホイールハブＨ以外にも車輪Ｗに直接連結されて回転する部材であればよく、たとえば、車輪Ｗが駆動輪である場合には、車輪Ｗに動力を与えるドライブシャフトを回転部材としてもよく、非回転部材は車体に少なくとも回転部材の回転方向への回転が規制されていて、回転部材の回転によって回転部材に対して相対回転する部材であって、第一電極３と第二電極５の一方を回転部材へ取り付け、第一電極３と第二電極５の他方を非回転部材へ取り付けることで、第一電極３と第二電極５とを対向させるとともに、第一電極３と第二電極５とが対向状態を保ったまま相対回転できればよく、たとえば、転舵できない後輪の車輪Ｗに連結されるホイールハブＨ等を回転部材とする場合、車体自体を非回転部材としてもよい。
【００１２】
つづいて、エレクトレット２は、図２に示すように、扇型をして、ホイールハブＨに連結される導電性の円環状の第一電極３上に取り付けられている。エレクトレット２は、誘電体である高分子材料や樹脂などを高温にし直流電圧を印可したまま固化させ帯電させたものであって、半永久的に分極した状態を保つものである。他方、図３に示すように、対向電極４は扇型とされており、これは、車軸Ｓを保持するナックルスピンドルＮに取り付けた円環状の第二電極５に取り付けられている。第二電極５と第一電極３とは、互いに対向していて、この第二電極５と第一電極３の対向面に上記した対向電極４とエレクトレット２が取り付けてある。
【００１３】
したがって、エレクトレット２と対向電極４とは、互いに所定隙間を開けて対向可能であって、エレクトレット２と対向電極４とが互いに扇形をしているので、ホイールハブＨが車輪Ｗと共にナックルスピンドルＮに対して車軸Ｓ周りに回転すると、第一電極３と第二電極５も相対回転し、第一電極３に取り付けたエレクトレット２と第二電極５に取り付けた対向電極４とが対向状態と対向しない状態（非対向状態）とを繰り返すことになる。換言すれば、エレクトレット２と対向電極４は、それぞれ第一電極３と第二電極５に、これら第一電極３と第二電極５が相対回転すると対向状態と非対向状態を交互に繰り返すように配置されて取り付けられている。
【００１４】
そして、エレクトレット２に対して電極３が周方向に相対回転すると、エレクトレット２に対して対向電極４は周方向へ接近と離間を繰り返すことになり、対向状態と対向しない状態とを繰り返すが、エレクトレット２と対向電極４とが対向した状態と対向しない状態では、第一電極３と第二電極５との間に形成される静電容量が変化し、電圧が変化するので、この電圧変化を利用して静電誘導発電を行うことができる。
【００１５】
したがって、車両が走行中は、車輪Ｗが回転するので、車両用発電機１は発電し続け、特に、減速時には車両の運動エネルギを回生して電力を得ることができ、エネルギを電力として回収することができる。車両用発電機１の静電反力は然程大きくなく車両の走行へ影響も軽微である。
【００１６】
そして、第一電極３は接地され、第二電極５は電力取り出し用の出力ライン６によって整流回路７へ接続され、さらに、コンデンサ１０へ接続されるとともに、降圧レギュレータ８を介して外部負荷９へ接続されている。車両用発電機１によって発電された電力は、コンデンサ１０で蓄電することができるとともに、外部負荷９へ供給することができる。外部負荷９は、この場合、車輪Ｗの加速度を検知する加速度センサ、車両のサスペンションに組み込まれるダンパのストロークを検出するストロークセンサや車両における車体のサスペンション直上の加速度を検出する加速度センサ等、車両用発電機１の近傍にあるセンサ類とされている。なお、外部負荷９としては、センサ類の他、消費電力の比較的小さい電気機器とされてもよい。また、充放電回路１２が降圧レギュレータ８とコンデンサ１０との間に設けられ、コンデンサ１０の蓄電状況を充放電回路１２でモニタしている。さらに、この実施の形態では、車両用発電機１からの電力供給を受けて作動するマイクロコントローラ１３と、無線機１１とが設けられており、センサ類である外部負荷９からの信号をマイクロコントローラ１３で取り込んで無線機１１を介して図示しない車両のＥＣＵへ上記信号を送信することができるようになっている。なお、降圧レギュレータ８を介して上記センサ類へ電力供給するのは、車両用発電機１のようにエレクトレット２を用いた静電誘導発電による発電電圧は一般的に高圧であるためである。
【００１７】
このように、車両用発電機１は、車輪Ｗの極めて近傍に配置されるため、特に、車両の姿勢制御に使用されるセンサ類への電力供給をする場合、ハーネスが極めて短くて済む。したがって、この車両用発電機１によれば、ハーネスを短くすることができるので、車両重量を軽減することができ、さらに、電力損失も軽減することができる。
【００１８】
また、センサ類である外部負荷９が出力する信号を発信する無線機１１を設けており、車両用発電機１にて当該無線機１１にも電力を供給するようになっているので、外部負荷９から車両の姿勢制御などを司る図示しないコントローラへ信号を発信することができ、さらに、信号用のハーネスをも廃止することができ、車両重量軽減効果をさらに高めることができる。
【００１９】
そして、この車両用発電機１によれば、回転部材を車輪Ｗを保持するホイールハブＨとして第一電極３と第二電極４の一方を連結し、非回転部材をホイールハブＨを回転自在に保持するナックルスピンドルＮとして第一電極３と第二電極５の他方を連結することで、車輪Ｗが路面からの入力によって振動しても、車輪Ｗが前輪である場合にはこれに加えて転舵しても、第一電極３と第二電極５との相対位置が変化しないので、発電を継続して行うことができる。
【００２０】
エレクトレット２は、上記したところでは、扇形をした一つを第一電極３へ取り付けていたが、たとえば、図４（Ａ）に示すように、中心角が小さい扇型した複数のエレクトレット２を第一電極３へ周方向へ並べて取り付けるようにし、対向電極４も同様に図４（Ｂ）に示すように、複数の中心角が小さい扇型した対向電極４を第二電極５に周方向へ並べて取り付けるようにして、対向電極４と第二電極５の相対回転によって、各エレクトレット２と各対向電極４とが対向状態と対向しない状態を繰り返すようにしてもよい。すなわち、車輪Ｗの回転に伴ってエレクトレット２と対向電極４とが対向状態と対向しない状態を繰り返せばよいので、エレクトレット２と対向電極４の形状は任意に変更することができる。また、整流する必要がなければ整流回路７の設置は不要となる。
【００２１】
以上で、本発明の実施の形態についての説明を終えるが、本発明の範囲は図示されまたは説明された詳細そのものには限定されないことは勿論である。
【符号の説明】
【００２２】
１  車両用発電機
２  エレクトレット
３  第一電極
４  対向電極
５  第二電極
Ｈ  回転部材としてのホイールハブ
Ｎ  非回転部材としてのナックルスピンドル
Ｓ  車軸
Ｗ  車輪
【図１】
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【図２】
2013183601.tif 000004
【図３】
2013183601.tif 000005
【図４】
2013183601.tif 000006